考點(diǎn)15-化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷(要點(diǎn)總結(jié))

2019-2020學(xué)年高一化學(xué)期末復(fù)習(xí)高頻考點(diǎn)通關(guān)（人教版2019必修第二冊）考點(diǎn)15化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的判斷復(fù)習(xí)要點(diǎn)1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立。2.掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。核心梳理一、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(1)化學(xué)平衡狀態(tài):在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度不再變化，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)。(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程(3)化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的變化圖像二、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征化學(xué)平衡狀態(tài)的特征概括為逆、等、動(dòng)、定、變，即：(1)同一反應(yīng)在不同條件下，反應(yīng)的限度不同。(2)相同條件下，不同的可逆反應(yīng)，其反應(yīng)的限度不同。注意：1．化學(xué)反應(yīng)的限度(或化學(xué)平衡狀態(tài))研究對(duì)象為可逆反應(yīng)，且要求在一定條件下，如恒溫恒容或恒溫恒壓。2．化學(xué)反應(yīng)限度的本質(zhì)：v(正)=v(逆)≠0，可理解為同一物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率，如果不是同一物質(zhì)的速率，應(yīng)依據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)速率。3．化學(xué)反應(yīng)限度的宏觀特征：反應(yīng)物和生成物的濃度不再變化。應(yīng)理解為：物質(zhì)的量濃度一定；組成成分的百分含量一定；反應(yīng)體系的壓強(qiáng)一定(反應(yīng)前后氣體體積相等的除外)；混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量一定(化學(xué)計(jì)量數(shù)相等的除外)等。不能理解為各組成成分的含量或濃度相等，通常情況下平衡時(shí)各組成成分的含量或濃度是不相等的。三、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法1．直接標(biāo)志(1)v正=v逆。①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；②在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；③在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)各組分的濃度保持一定。①各組分的濃度不隨時(shí)間的改變而改變；②各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間的改變而改變。2．間接標(biāo)志(1)反應(yīng)體系中的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的改變而變化(適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng))。(2)對(duì)于反應(yīng)混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系中顏色不再改變，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)全是氣體參加的反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)改變的可逆反應(yīng)，平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變。(4)對(duì)同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。深化理解1.對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根據(jù)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)概念的理解，判斷下列各情況是否達(dá)到平衡。2.有關(guān)化學(xué)平衡狀態(tài)的理解和判斷的誤區(qū)(1)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)理解的“三種誤區(qū)”：①誤認(rèn)為反應(yīng)物能夠完全轉(zhuǎn)化成生成物。可逆反應(yīng)中反應(yīng)物不能100%轉(zhuǎn)化，反應(yīng)物和生成物共存。②誤認(rèn)為達(dá)到平衡時(shí)化學(xué)反應(yīng)停止了。反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)并沒有停止，實(shí)際上正反應(yīng)與逆反應(yīng)始終在進(jìn)行，只是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率。③誤認(rèn)為外界條件改變對(duì)平衡狀態(tài)無影響。任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是相對(duì)的、有條件的，當(dāng)外界條件變化時(shí)，化學(xué)平衡狀態(tài)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。(2)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的“兩種誤區(qū)”：①誤認(rèn)為各組分的濃度相等證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。②誤認(rèn)為各組分的分子數(shù)之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)各組分的濃度保持不變，但不一定相等，也不一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。典型例題例1（2020·山東省高一月考）恒溫恒容條件下，能說明反應(yīng)A（s）+2B（g）C（g）+D（g）一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是A．C的濃度不再改變 B．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變C．C與D的物質(zhì)的量相等 D．消耗1molB的同時(shí)生成0.5molD答案A解析A.C的濃度不再改變，說明固體質(zhì)量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故A正確；B.兩邊氣體計(jì)量數(shù)相等，容器內(nèi)的壓強(qiáng)一直保持不變，故B錯(cuò)誤；C.

C與D的物質(zhì)的量相等，不能說明C.

D的物質(zhì)的量不變，故C錯(cuò)誤；D.只要反應(yīng)發(fā)生就有消耗1molB的同時(shí)生成0.5molD，故D錯(cuò)誤；故選A?！军c(diǎn)睛】根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。例2中國政府承諾，到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，一定條件下反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示。（1）從3min到9min，υ(H2)=________；（2）能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________（填編號(hào)）。A．反應(yīng)中CO2與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1∶1（即圖中交叉點(diǎn)）B．混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化C．單位時(shí)間內(nèi)消耗3molH2，同時(shí)生成1molH2OD．CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變（3）平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為______________。（4）平衡時(shí)混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)是__________________。（5）一定溫度下，第9分鐘時(shí)υ逆(CH3OH)_______（填“大于”、“小于”或“等于”）第3分鐘時(shí)υ正(CH3OH)。答案（1）0.125mol·L－1·min－1（2）D（3）75﹪（4）30﹪（5）小于解析【分析】（1）3min到9min，根據(jù)CO2濃度變化計(jì)算CO2化學(xué)反應(yīng)速率，利用計(jì)量數(shù)之比得到v（H2）；（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的物理量不變；（3）由圖象可知平衡時(shí)CO2為0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，以此計(jì)算轉(zhuǎn)化率；（4）結(jié)合各物質(zhì)的平衡濃度，利用三段式法計(jì)算；（5）第9分鐘時(shí)達(dá)到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減?。驹斀狻浚?）3min到9min,CO2濃度變化為0.5mol/L?0.25mol/L=0.25mol/L,CO2反應(yīng)速率為：0.25mol/L÷(9min?3min)=0.256mol/(L?min),v(H2)=3×v(CO2)=0.125mol/(L?min)，故答案為0.125mol/(L?min)；（2）A.反應(yīng)中CO2與CH3OH的物質(zhì)的量濃度之比為1:1(即圖中交叉點(diǎn))，濃度相等而不是不變，故A錯(cuò)誤；B.反應(yīng)前后，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，則氣體密度始終不變，不能判斷是否平衡，故B錯(cuò)誤；C.單位時(shí)間內(nèi)每消耗3molH2,同時(shí)生成1molH2O，從反應(yīng)開始到平衡始終相等，不一定平衡，故C錯(cuò)誤；D.CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確；故答案為D；（3）由圖象可知平衡時(shí)CO2的為0.25mol/L,可知消耗0.75mol/L,則轉(zhuǎn)化率為0.75×100%=75%，故答案為75%；（4）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(mol/L):1300轉(zhuǎn)化(mol/L):0.752.250.750.75平衡(mol/L):0.250.750.750.75則平衡時(shí)混合氣體中CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)為0.75÷(0.25+0.75+0.75+0.75)×100%=30%，故答案為30%；（5）第9分鐘時(shí)達(dá)到平衡,υ逆(CH3OH)=υ正(CH3OH),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,正反應(yīng)速率逐漸減小,則第9分鐘時(shí)υ逆(CH3OH)小于第3分鐘時(shí)υ正(CH3OH).，故答案為小于?！军c(diǎn)睛】可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)：同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等，物質(zhì)的百分含量不變，據(jù)此分析。變式強(qiáng)化1．（2020·河北省唐山一中高一月考）在一定溫度下，可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是A．C的生成速率與C分解的速率相等B．單位時(shí)間生成nmolA，同時(shí)生成3nmolBC．單位時(shí)間生成B的速率，與生成C的速率相等（數(shù)值）D．單位時(shí)間消耗nmolA，同時(shí)生成2nmolC答案A解析A.C的生成速率和C的分解速率相等，則該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；B.無論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間生成nmolA一定同時(shí)生成3nmolB，所以不能據(jù)此判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C.單位時(shí)間內(nèi)生成B的速率和生成C的速率之比為3：2時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以單位時(shí)間生成B的速率與生成C的速率相等，該反應(yīng)一定不達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D.無論該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，單位時(shí)間消耗nmolA，同時(shí)生成2nmolC，所以不能據(jù)此判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；答案選A。2．（2019·威遠(yuǎn)中學(xué)校高一月考）I．一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示：（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。（2）下列敘述中不能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。A．當(dāng)X與Y的反應(yīng)速率之比為1∶1B．在混合氣體中X的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)保持不變C．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化D．混合氣體的密度不隨時(shí)間的變化而變化E．X、Y、Z的濃度之比為1∶1∶2（3）為使該反應(yīng)的反應(yīng)速率減小，可采取的措施是__________。A．恒壓時(shí)充入NeB．適當(dāng)升高溫度C．縮小容器的體積D．選擇高效催化劑II．一定溫度下將3mol的A及3molB混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，經(jīng)過5分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，測得A的轉(zhuǎn)化率為60﹪，C的平均反應(yīng)速率是0.18mol/(L·min)。求：（1）平衡時(shí)B的濃度=___________mol/L。（2）D的平均反應(yīng)速率υ(D)=__________mol/(L·min)。（3）x=______。答案I.（1）X(g)+Y(g)2Z(g)（2）ACDE（3）AII．（1）1.2（2）0.12（3）3解析【分析】I.（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比呈正比書寫化學(xué)方程式；（2）根據(jù)可逆反應(yīng)平衡狀態(tài)時(shí)的實(shí)質(zhì)和特征，結(jié)合反應(yīng)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系判斷平衡狀態(tài)；（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析判斷；II.根據(jù)A起始時(shí)的物質(zhì)的量及轉(zhuǎn)化率計(jì)算轉(zhuǎn)化量，根據(jù)速率定義式計(jì)算V(A)，然后根據(jù)速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)的比，結(jié)合V(C)大小，計(jì)算V(B)、V(D)及x值。【詳解】（1）由圖象可以看出X、Y的物質(zhì)的量減小，Z的物質(zhì)的量增多，則X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比呈正比，則有Y：X：Z=(1.20mol-0.41mol)：(.0mol-0.21mol)：1.58mol=1：1：2，由于最后三種物質(zhì)都存在，可見該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為X+Y2Z；（1）A.X、Y是反應(yīng)物，方程式的系數(shù)相同，在任何情況下二者反應(yīng)速率都相等，因此不能根據(jù)X與Y的反應(yīng)速率之比為1：1判斷平衡狀態(tài)，A符合題意；B.若反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，任何一組分的質(zhì)量不變，則物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，故在混合氣體中X的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)保持不變可以判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B不符合題意；C.由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量總是不隨時(shí)間的變化而變化，故不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，C符合題意；D.由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，氣體的體積不變，所以混合氣體的密度總是不隨時(shí)間的變化而變化，故不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，D符合題意；E.X、Y、Z的濃度之比為1：1：2可能處于平衡狀態(tài)，也可能不是平衡狀態(tài)，E符合題意；故合理選項(xiàng)是ACDE；（3）A.恒壓時(shí)充入Ne，容器的容積擴(kuò)大，物質(zhì)的濃度減小，反應(yīng)速率減小，A符合題意；B.適當(dāng)升高溫度，物質(zhì)的內(nèi)能增加，反應(yīng)速率加快，B不符合題意；C.縮小容器的體積，物質(zhì)的濃度增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，C不符合題意；D.選擇高效催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率加快，D不符合題意；故合理選項(xiàng)是A；II.發(fā)生反應(yīng)3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，由于反應(yīng)在2L的密閉容器內(nèi)進(jìn)行，n(A)=3mol，A的轉(zhuǎn)化率是60%，則A轉(zhuǎn)化量為△n=3mol×60%=1.8mol。（1）根據(jù)反應(yīng)方程式的系數(shù)可知：每有3molA發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)消耗1molB，則A反應(yīng)了1.8mol，所以B反應(yīng)